KR20230059772A - 광원 모듈 - Google Patents

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KR20230059772A
KR20230059772A KR1020230054795A KR20230054795A KR20230059772A KR 20230059772 A KR20230059772 A KR 20230059772A KR 1020230054795 A KR1020230054795 A KR 1020230054795A KR 20230054795 A KR20230054795 A KR 20230054795A KR 20230059772 A KR20230059772 A KR 20230059772A
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정재학
유시호
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주병철
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서울바이오시스 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 관통구를 포함하는 메인 바디; 상기 메인 바디의 상기 관통구 내에 제공되며 적어도 하나의 발광다이오드를 포함하는 광원 유닛; 상기 광원 유닛으로부터 빛이 출사되는 방향에 제공되며, 상기 발광다이오드를 밀폐하는 윈도우; 및 상기 메인 바디 내에 충전되어 상기 관통구의 일측을 밀폐하는 방수 수지를 포함하는 광원모듈이 제공된다.

Description

광원 모듈{LIGHT EMITTING MODULE}
본 발명은 살균 기능을 수행할 수 있는 광원 모듈에 관한 것이다.
자외선(Ultraviolet, UV)은 파장의 종류에 따라 다른 성질을 가지며, 파장의 종류에 따른 성질을 이용하여 살균 모듈에 적용되고 있다. 자외선을 이용한 살균 모듈에는 일반적으로 수은(Hg) 램프가 사용되고 있다. 수은 램프에서 나오는 파장에 의하여 생성되는 오존(O3)을 이용하여 살균 작용이 이루어진다. 그러나 수은(Hg) 램프는 내부에 수은을 함유하고 있으므로 사용 시간이 증가할수록 환경을 오염시킬 수 있는 문제가 있다.
근래에는 다양한 자외선을 이용한 살균 모듈이 개발되어 제공되고 있다. 또한, 살균 대상물도 다양하게 적용되고 있다. 이와 같은 살균 모듈은 냉장고, 세탁기, 가습기 또는 정수기 등과 같은 특정 장치 내에 내장되어 있다.
본 발명은 누수를 방지할 수 있는 구조를 구비한 광원 모듈 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단면이 제1 형상을 갖는 관통구를 포함하는 메인 바디; 상기 메인 바디의 상기 관통구 내에 제공되며, 상기 제1 형상과 상이한 제2 형상을 갖는 광원 유닛; 상기 광원 유닛으로부터 빛이 출사되는 방향에 제공되며, 상기 관통구의 일 측을 밀폐하는 윈도우; 상기 메인 바디 내에 충전되어 상기 관통구의 타 측을 밀폐하는 방수 수지를 포함하고, 상기 메인 바디 내에 제공되어, 상기 관통구와 상기 광원 유닛 사이를 밀폐하는 가드부를 포함하는 광원 모듈이 제공된다.
아울러, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 관통구를 포함하는 메인 바디; 상기 메인 바디의 상기 관통구 내에 제공되는 광원 유닛; 상기 광원 유닛으로부터 빛이 출사되는 방향에 제공되며, 상기 관통구의 일 측을 밀폐하는 윈도우; 상기 메인 바디 내에 충전되어 상기 관통구의 타 측을 밀폐하는 방수 수지를 포함하는 광원 모듈이 제공된다.
본 발명의 일 실시예의 광원 모듈은 누수를 방지할 수 있는 구조를 갖는 바, 광원 모듈 내부로 침투한 물에 의해 광원 모듈이 고장나는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광원 모듈을 따라, 광원 모듈이 설치된 장치 내부로 물이 침투하여 장치에 전기적 결함이 발생하는 것을 막을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 다르면, 광원 모듈의 크기를 최소화할 수 있는 바, 광원 모듈 적용 범위가 넓으며 광원 모듈 설치부로 물이 누수되는 것을 막을 수 있다.
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈의 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈의 분해 사시도이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 가드부와 광원 유닛의 결합 관계를 보여주는 분해 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원 모듈의 분해 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈의 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈의 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈의 분해 사시도이다.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈의 단면도이다.
도 4d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원 모듈의 분해 사시도이다.
도 4e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원 모듈의 단면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 광원 모듈이 설치된 모습을 나타낸 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 유닛의 발광 다이오드를 확대 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈의 사시도이다. 또한, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈의 분해 사시도이다.
도 1a 및 도 1b에 따른 광원 모듈(100)은 메인 바디(110), 윈도우(130), 가드부(140), 광원 유닛(150)을 포함한다. 아울러, 도 1a 및 도 1b에는 도시되어 있지 않으나, 메인 바디(110) 내에는 방수 수지가 충전된다. 방수 수지의 충전 형태에 대한 자세한 사항은 도 3과 함께 설명한다.
메인 바디(110)는 관통구(111)를 포함한다. 관통구(111)는 메인 바디(110)의 길이 방향(z축 방향)으로 연장되는 바, 메인 바디(110)는 관통구(111)에 의해 길이 방향으로 열려있는 형상을 갖는다.
메인 바디(110)는 메인 바디(110) 내부에 제공되는 광원, 예컨대 발광 다이오드(151)로부터 출사되는 빛의 조사각을 최대한 확보할 수 있는 길이(z축 방향 길이)를 가질 수 있다. 특히, 메인 바디(110) 는 커넥터(152, 153)에 의한 조사각 손실이 없도록 연장된 형태를 가질 수 있다.
도 1b에는 관통구(111)가 원형 단면을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 관통구(111)의 형상은 이에 제한되지 않는다. 따라서, 관통구(111)는 원형 외에도 정사각형, 직사각형, 사다리꼴, 마름모, 삼각형, 타원형, 반원, 반타원 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
관통구(111) 내측 면에는 광촉매가 도포될 수 있다. 광촉매에 자외선이 조사되었을 때 하이드로 퍼옥사이드(H2O2), 하이드록실(Hydroxyl), 하이드로퍼옥실 라디칼(Hydroperoxyl radical) 등의 살균 물질이 발생할 수 있다. 이들 살균 물질은 세균 또는 박테리아 내부의 DNA, 단백질, 지방을 손상시킴으로써, 세균 또는 박테리아가 활성을 잃도록 만들 수 있다.
광촉매는 관통구(111) 내측 면에 도포되어, 광원 유닛(150)으로부터 출사되는 빛을 받을 수 있다. 광촉매와 빛이 반응하여 살균 물질이 생성될 수 있으며, 이에 따라 관통구(111) 내측 면이 소독될 수 있다. 본 발명의 따른 광원 유닛(100)은 냉장고, 세탁기, 가습기, 에어컨 또는 정수기와 같이 습도가 높은 환경에 설치될 수 있는데, 습도가 높은 환경에서는 세균의 증식이 활발할 수 있는 바 광원 유닛(100) 내부가 오염될 우려가 있다. 따라서, 광원 유닛(100) 내부, 특히 관통구(111) 내측 면에 광촉매를 도포함으로써 지속적으로 사용하더라도 광원 유닛(100)이 세균에 의해 오염되지 않도록 할 수 있다.
관통구(111) 내측 면에 도포되는 광 촉매는 티타늄 산화물(TiO2), 아연 산화물(ZnO), 카드뮴 황화물(CdS), 지르코늄 산화물(ZrO2), 바나듐 산화물(V2O3), 텅스텐 산화물(WO3), 및 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다만, 광촉매가 도포되는 위치는 반드시 관통구(111) 내측 면에 한정되는 것은 아니다. 메인 바디(110) 외관, 윈도우(130) 등에도 광촉매가 도포될 수 있다.
메인 바디(110)의 일측에는 나사선(113)이 제공될 수 있다. 나사선(113)은 메인 바디(110)를 다른 구조체에 체결하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 메인 바디(110)는 보조 바디와 체결되거나 광원 모듈이 설치되는 수조와 체결될 수 있다. 메인 바디(110)가 이들과 체결될 때, 메인 바디(110)와 체결되는 다른 구성 요소는 메인 바디(110)의 나사선(113)과 대응되는 나사선을 갖는다.
나사 방식의 체결 구조를 이용하는 경우, 복수 개의 나사선(113)이 광원 모듈(100) 또는 메인 바디(110)에 인가되는 스트레스를 분산하여 부담하는 바, 체결 강도가 향상될 수 있다. 아울러, 나사선(113) 방식을 이용할 경우, 사용자가 별도의 장비 없이 광원 모듈(100)을 수조 등에 설치할 수 있어 편의성이 향상될 수 있다.
아울러, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 나사선(113) 상에는 방수 구조를 향상하기 위한 방수 테이프가 더 제공될 수도 있다. 방수 테이프는 테프론(PTFE), 폴레에틸테레프탈레이트(PET), 아크릴 수지(Acryl Resin), 우레탄 수지(Urethane Resin), 폴리비닐클로라이드(PVC) 등일 수 있다. 방수 테이프는 두께가 상대적으로 얇고 신축성이 있는 바, 나사선(113)에 밀착할 수 있다. 이에 따라, 메인 바디(110)의 나사선(113)이 대응되는 나사선과 결합할 때, 두 나사선 사이에 존재하는 공간을 방수 테이프가 채우고 나사선 사이로 물이 침투하는 것이 방지될 수 있다.
다만, 메인 바디(110)의 체결 방법으로 나사선(113)은 예시적인 것에 불과하다. 따라서, 통상의 기술자는 나사선(113) 없이 다양한 방법을 이용하여 메인 바디(110)를 보조 바디 또는 수조에 체결할 수 있다.
도 1b를 참고하면, 메인 바디(110)는 z축 방향으로 돌출되는 돌출부(112)를 포함할 수 있다. 돌출부(112)는 관통구(111) 단면과 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 관통구(111) 단면이 원형인 경우, 돌출부(112)는 끝이 둥근 사각형일 수 있다. 돌출부(112)는 외부 충격으로부터 윈도우(130)를 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 다만, 경우에 따라, 돌출부(112)가 제공되지 않을 수도 있다.
아울러, 돌출부(112)는 사용자가 광원 모듈(100)을 수조 등에 설치할 때, 사용자가 파지하는 부분으로 기능할 수 있다. 사용자는 돌출부(112)를 파지하고 광원 모듈(100)을 스크류 방식으로 회전시켜 수조 등에 손쉽게 설치할 수 있다.
돌출부(112)의 높이는 광원 유닛(150)의 커넥터(152, 153)가 메인 바디(110)와 접촉하지 않을 정도일 수 있다. 따라서, 커넥터(152, 153)가 발광 다이오드(151)와 동일한 면에 제공되어도, 메인 바디(110)에 의해 커넥터(152, 153)가 손상되지 않는다.
돌출부 끝단(114)은 경사진 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 돌출부 끝단(114)은 끝으로 갈수록 퍼지는 형태로 경사를 가질 수 있다. 이에 따라, 관통구(111) 내부에 제공되는 발광 다이오드(151)에서 출사되는 빛은 돌출부 끝단(114)의 경사를 따라 더 넓게 퍼질 수 있다. 이에 따라, 광원 모듈(100)의 조사각이 더 커질 수 있고 수조의 더 넓은 영역에 빛을 조사할 수 있다.
메인 바디(110)는 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride), 폴리스티렌(Polystyrene), ABS 수지(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene resin), 메타크릴수지(Methacrylate resin), 폴리아미드(Polyamide), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리아세틸(Polyacetyl), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 변성 PPO 수지(Modified Polyphenylene Oxide), 폴리부티렌 테레프탈레이트(Polybutylen terephthalate), 폴리우레탄(Polyurethane), 페놀 수지(Phenolic resin), 우레아 수지(Urea resin), 멜라민 수지(Melamine resin) 및 이들의 조합 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
메인 바디(110)는 사출 성형 또는 압출 성형 등의 방법을 이용하여 제작할 수 있다.
메인 바디(110) 내에는 윈도우(130)가 제공된다. 윈도우(130)는 광원 유닛(150)으로부터 빛이 출사되는 방향에 제공되며, 관통구(111)의 일 측을 밀폐한다.
따라서, 윈도우(130)는 물이 메인 바디(110) 내부로 침투하는 것을 방지하는 한편, 광원 유닛(150)으로부터 출사된 빛이 메인 바디(110) 밖으로 나갈 수 있도록 광학적으로 투명하다.
이때 광학적으로 투명하다는 것은 윈도우(130)가 특정 파장 영역의 광을 투과할 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, 윈도우(130)는 자외선 파장 대역의 빛을 투과할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 윈도우(130)는 자외선 파장 대역 중에서도 UV-B와 UV-C 파장 대역(약 100㎚ 내지 약 280㎚, 약 280㎚ 내지 약 320㎚)의 빛만 투과하고, 다른 파장 대역의 빛은 투과하지 않는 특성을 가질 수도 있다.
윈도우(130)가 상술한 것과 같이 일부 파장 대역의 빛을 선택적으로 투과시킴으로써, 광원 모듈(100)에 의한 살균 효과가 향상될 수 있다. 예를 들어, 가시 광선 파장 대역(약 380㎚ 내지 약 800㎚) 또는 UV-A 파장 대역(약 320㎚ 내지 약 380㎚)의 빛은 제거하고자 하는 광영양 박테리아(phototrophic bacteria)의 생장에 도움이 될 수 있기 때문이다. 특히, UV-A 파장의 경우 균의 광재활(Photoreactivation) 반응을 촉진할 수 있기 때문에 살균 효과를 떨어트릴 수 있다. 따라서, 윈도우(130)는 광원 유닛(150)로부터 출사되는 광 중 특정 파장은 투과하지 않는 기능을 수행할 수 있다.
이에 따라, 윈도우(130)는 특정 파장 대역(예컨대, UV-B, UV-C 파장 대역)의 빛만 투과하기 위해, 표면에 편광 필름을 더 포함할 수 있다.
윈도우(130)는 메인 바디(110)의 관통구(111)의 일 측을 밀폐하는 바, 관통구(111)를 통해 물이 광원 모듈(100) 내부로 침투하는 것을 막는다. 이를 위해 윈도우(130)는 메인 바디(110)의 관통구(111) 단면과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1b에 도시된 것과 같이, 관통구(111) 단면이 원형인 경우, 윈도우(130) 역시 원형일 수 있다. 다만, 관통구(111) 단면 형상에 제한이 없기 때문에, 윈도우(130)의 형상에도 제한이 없다. 윈도우(130)는 관통구(111) 단면과 대응되도록 원형 외에도 정사각형, 직사각형, 사다리꼴, 마름모, 삼각형, 타원형, 반원, 반타원 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
광학적으로 투명한 윈도우(130)는 석영(quartz), 퓨즈드 실리카(fused silica), 폴리 메타크릴산 메틸(Poly methyl methacrylate; PMMA) 수지, 불소계 중합체 수지 재질 중 적어도 어느 하나를 사용하여 형성될 수 있다.
윈도우(130)는 표면이 발수 코팅될 수 있다. 윈도우(130)의 표면에 발수 코팅을 하면, 윈도우(130)로 떨어진 물방울이 퍼지지 않고 서로 뭉쳐서 윈도우(130)의 표면으로부터 쉽게 떨어질 수 있다. 따라서, 윈도우(130)에 떨어진 물방울에 의해서 외부로 방출되는 자외선의 광량이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
윈도우(130)와 메인 바디(110) 사이에는 제1 방수 부재(121)가 제공될 수 있다. 제1 방수 부재(121)는 윈도우(130)와 메인 바디(110) 사이 빈 공간을 메우는 기능을 수행한다. 따라서, 제1 방수 부재(121)는 탄성을 갖는 소재로 제작될 수 있으며, 관통구(111)의 직경보다 약간 큰 직경을 가질 수 있다.
관통구(111)의 직경보다 약간 큰 직경을 갖는 제1 방수 부재(121)는 일단 압축된 후, 압축된 상태에서 메인 바디(110)의 관통구(111)에 삽입될 수 있다. 삽입된 제1 방수 부재(121)는 탄성을 갖는 바 관통구(111) 내에서 팽창하고, 이에 따라 관통구(111)와 제1 방수 부재(121)는 밀착할 수 있다. 제1 방수 부재(121) 삽입 후, 관통구(111)에는 윈도우(130)가 제공될 수 있다. 윈도우(130)는 가드부(140) 등에 의하여 z축 방향으로 밀리는 바, 제1 방수 부재(121)와 밀착할 수 있다. 이에 따라, 메인 바디(110)와 윈도우(130) 사이의 빈 공간이 제거될 수 있으며, 광원 모듈(100)은 수밀(watertight)될 수 있다.
제1 방수 부재(121)는 물이 광원 모듈(100) 내부로 침투하는 것을 방지할 뿐만 아니라, 메인 바디(110)과 윈도우(130) 사이에서 완충재로 기능할 수도 있다. 따라서, 메인 바디(110)에 가해진 충격은 완충된 후, 윈도우(130)로 전달될 수 있다. 이에 따라, 유리와 같이 상대적으로 내충격성이 낮은 물질을 이용하여 윈도우(130)를 제작하는 경우에도 윈도우(130)의 파손이 방지될 수 있다.
제1 방수 부재(121)는 바이톤(VITON), E.P.R(ETYLENE PROPYLENE), 테프론(TEFLON) 또는 칼레츠(KALREZ)를 재질로 하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
윈도우(130) 상에는 가드부(140)가 제공될 수 있다. 가드부(140)의 오픈부는 관통구(111)와 상이한 형상을 갖는다. 이 때, 가드부(140)의 오픈부 형상이란 가드부(140)에 의하여 가려진 영역을 제외한 개구의 형상을 의미한다. 가드부(140)에 의하여 가려진 영역이란 가드부(140)에 포함된 날개(141)에 의하여 가려진 영역도 포함하는 의미이다.
가드부(140)는 날개(141)를 갖는데, 날개(141)는 가드부(140)의 내측에 가드부(140)와 일체로 제공된다. 날개(141)가 제공됨으로써 가드부(140)의 오픈부 형상은 관통구(111) 단면 형상과 상이해진다.
예를 들어, 가드부(140)의 외관이 원형이고 날개(141)가 원에 제공된 현과 같이 가드부(140) 내측으로부터 돌출된 때, 가드부(140)의 오픈부 형상은 날개(141)에 의해 가려진 영역을 제외한 마주보는 두 변이 호(arc)인 직사각형 모양이다.
가드부(140)의 오픈부의 형상은 광원 유닛(150)의 회로 기판(155)의 형상과 대응된다. 회로 기판(155)과 가드부(140)간 관계는 이하 도 1c에 대한 설명에서 더 자세히 서술한다.
가드부(140) 외관의 직경은 윈도우(130)의 직경과 유사할 수 있다. 따라서, 가드부(140)는 윈도우(130) 배면에서 윈도우(130)를 z축 방향으로 밀 수 있다. 이에 따라, 상술한 바와 같이 윈도우(130)와 메인 바디(111) 또는 제1 방수 부재(121)가 밀착할 수 있다.
아울러, 가드부(140) 외관 형상은 메인 바디(110)의 관통구(111) 단면의 형상과 대응될 수 있다. 예를 들어, 관통구(111) 단면의 형상이 원인 경우, 가드부(140) 외관도 원형일 수 있다. 가드부(140) 외관 형상은 관통구(111) 단면과 대응되도록 원형 외에도 정사각형, 직사각형, 사다리꼴, 마름모, 삼각형, 타원형, 반원, 반타원 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
가드부(140) 외관은 반드시 관통구(111) 내측 면과 밀착할 필요는 없다. 다만, 가드부(140) 및 가드부(140)와 밀착되는 광원 유닛(150)이 메인 바디(110) 내에 고정될 수 있도록 가드부(140) 외관은 관통구(111)에 밀착될 수 있다. 이때, 가드부(140) 외관과 관통구(111) 사이가 수밀(watertight)되도록 밀착되어야 하는 것은 아니다.
아울러, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 가드부(140) 외관에도 나사선이 제공될 수 있다. 가드부(140) 외관에 제공되는 나사선은 관통구(111) 내측 면에 제공된 나사선과 대응될 수 있다. 이에 따라, 가드부(140)는 스크류 방식으로 메인 바디(110)에 결합될 수 있다. 가드부(140)가 스크류 방식으로 메인 바디(110)에 결합함으로써, 가드부(140) 외관과 관통구(111) 사이가 더욱 밀착될 수 있다. 이에 따라, 가드부(140)가 메인 바디(110) 내에 더 안정적으로 고정될 수 있어 광원 모듈(100)의 구조적 안정성이 향상될 수 있다. 또한, 사용자는 가드부(140) 외관의 나사선을 따라, 가드부(140)를 z축 방향으로 더 밀어 넣음으로써 제1 방수 부재(121)와 윈도우(130)간 수밀 구조를 더 공고히 할 수 있다.
아울러, 나사식으로 가드부(140)를 고정하는 방법 외에도, 후크식 또는 가드부(140)를 탄성을 갖는 탄성 링 형태로 만들어 고정하는 방식으로 가드부(140)를 메인 바디(110)에 결합할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 가드부(140)를 메인 바디(110)에 고정하기 위한 가압 부재(125)가 더 제공될 수 있다. 도 1b에는 나사식으로 결합되는 가압 부재(125)가 도시되어 있으나, 가압 부재(125) 설치 방식이 나사식으로 제한되는 것은 아니다.
가압 부재(125)는 후크 방식으로 메인 바디(110) 및 가드부(140)에 고정되는 후크식일 수 있다. 또한, 탄성 고리 형태의 고정 부재를 수축한 후 가드부(140) 후면에 삽입하고 수축된 탄성 고리가 팽창하는 힘을 이용하여 가드부(140)를 고정하는 것도 가능하다. 이 경우, 관통구(111) 내측 면에는 탄성 고리(140)가 삽입될 수 있는 오목부가 더 제공될 수 있다.
가압 부재(125)가 나사식으로 제공되는 경우, 가압 부재(125) 외면에 제공되는 나사선은 메인 바디(110)의 나사선(113)과 맞물릴 수 있다. 가압 부재(125)를 메인 바디(110)의 나사선(113)을 따라 회전시킴으로써, 가압 부재(125)를 윈도우(130) 방향(z축 방향)으로 쉽게 이동시킬 수 있다. 아울러, 가압 부재(125)가 윈도우(130) 방향으로 움직임에 따라, 가압 부재(125) 상에 제공되는 구성 요소들이 더 밀착할 수 있다. 이때, 가압 부재(125) 상에 제공되는 구성 요소라고 함은, 가압 부재(125)와 접촉하는 회로 기판(155)뿐만 아니라, 가드부(140), 윈도우(130), 제1 방수 부재(121), 메인 바디(110)를 포함한다.
가압 부재(125)에 의하여 상술한 구성 요소들이 더 밀착함에 따라, 본 발명에 따른 광원 모듈(100)이 수밀성(water-tight)이 향상될 수 있다.
가드부(140)의 오픈부 형상은 가드부(140)의 형상 및 날개(141)의 형상에 따라 결정된다. 더 나아가, 가드부(140) 오픈부 형상은 회로 기판(155)의 형상에 따라 결정된다.
가드부(140)는 광원 유닛(150)의 회로 기판(155)과 윈도우(130) 사이를 이격시키는 스페이서로 기능할 수 있다. 따라서, 가드부(140)의 z축 방향 두께는 광원 유닛(150)에서 출사되는 광량의 손실을 최소화할 수 있도록 설정될 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따르면, 가드부(140)의 z축 방향 두께는 약 200μm 이상, 2mm 이하가 되도록 설정될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이며, 실시예에 따라 투명 부재(140)와 기판(161) 사이의 거리는 2mm 이상으로 설정될 수도 있다.
날개(141)의 두께는 가드부(140)의 두께보다 작을 수 있다. 따라서, 날개(141)는 가드부(140) 내측으로부터 돌출된 형상을 갖는다. 날개(141)가 제공되는 위치에 특별한 제한은 없으나, 날개(141)는 가드부(140) 바닥 면과 일체로 제공될 수 있다.
가드부(140)는 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride), 폴리스티렌(Polystyrene), ABS 수지(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene resin), 메타크릴수지(Methacrylate resin), 폴리아미드(Polyamide), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리아세틸(Polyacetyl), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 변성 PPO 수지(Modified Polyphenylene Oxide), 폴리부티렌 테레프탈레이트(Polybutylen terephthalate), 폴리우레탄(Polyurethane), 페놀 수지(Phenolic resin), 우레아 수지(Urea resin), 멜라민 수지(Melamine resin) 및 이들의 조합 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
가드부(140) 상에는 광원 유닛(150)이 제공될 수 있다. 광원 유닛(150)은 발광 다이오드(151), 커넥터(152, 153), 배선부(154), 및 회로 기판(155)을 포함할 수 있다.
광원 유닛(150)의 형상은 메인 바디(110)의 관통구(111) 형상과 상이하다. 예를 들어, 메인 바디(110)의 관통구(111)가 제1 형상을 가질 때, 광원 유닛(150)은 제1 형상과 상이한 제2 형상을 갖는다. 이때, 광원 유닛(150)의 형상이라는 것은, 광원 유닛(150)에 포함된 회로 기판(155)의 형상을 의미하는 것일 수 있다.
광원 유닛(150)에 포함된 발광 다이오드(151)는 수직형 발광 다이오드일 수 있다.
이 경우, 발광 다이오드(151)는 도전성 기판, 도전성 기판상에 형성된 금속 반사층, 금속 반사층에 형성된 N형 반도체층, N형 반도체층에 형성된 활성층, 활성층 위에 형성된 P형 반도체층을 포함한다. 발광 다이오드(151)가 상기와 같이 N형 반도체층에 도전성 기판이 접합되는 구조를 가짐에 따라 얇은 두께의 P-GaN과 도전성 기판과의 접합 계면에서 누설 전류가 형성되는 문제가 없다. 이에 따라, 발광 다이오드(151)의 발광 효율이 향상될 수 있다.
아울러, 일 실시예에 따르면, 수직형 발광 다이오드(151)는 P형 반도체층 위에 ITO 또는 Ni/Au로 형성된 투명 전극층을 더 포함할 수 있다. 또한, N형 반도체층은 금속 반사층과 접하는 면이 러프닝 처리된 것일 수 있다.
다만, 발광 다이오드(151)의 형태가 수직형 발광 다이오드에 한정되는 것은 아니다.
발광 다이오드(151)는 제1 도전형 반도체층, 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층, 및 제2 도전형 반도체층과 제1 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함하는 메사, 메사 상에 배치된 제1 전극을 포함할 수 있다. 이때, 제1 도전형 반도체층은 제1 도전형 반도체층의 외곽을 따라 메사 주위에 배치된 제1 컨택 영역, 및 메사에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 제2 컨택 영역을 포함하며, 제1 전극은 제1 컨택 영역의 적어도 일부 및 제2 컨택 영역의 적어도 일부에 전기적으로 접속할 수 있다.
발광 다이오드(151)는 광원 모듈(100) 외부로 빛을 출사하는 기능을 수행할 수 있다. 발명의 일 실시예에 따르면 발광 다이오드(151)에서 출사되는 빛은 자외선 파장 대역의 파장을 갖는 것일 수 있다. 특히, 발광 다이오드(151)는 자외선 파장 대역 중 UV-C 파장 대역(약 100㎚ 내지 약 280㎚)의 빛을 출사할 수 있다. 앞서 서술한 바와 같이 UV-A 파장 대역(약 320㎚ 내지 약 380㎚)의 빛은 광영양 박테리아(phototrophic bacteria)의 광재활(photoreactivation) 반응을 촉진할 수 있기 때문에 발광 다이오드(151)는 UV-C 파장 대역의 빛만 출사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광 다이오드(151)는 복수 개 제공될 수 있다.
발광 다이오드(151)는 커넥터(152, 153) 및 배선부(154)를 통해 외부 전원에 연결될 수 있다. 발광 다이오드(151)와 커넥터(152, 153)는 동일한 면에 제공된다.
도 1b 및 도 1c에 도시된 실시예에 따르면, 회로 기판(155)은 금속을 포함할 수 있다. 따라서, 도 1b 및 도 1c에 도시된 회로 기판(155)을 이용하면, 발광 다이오드(151)가 제공된 면의 배면에 패턴을 형성하기 어렵다. 이때 패턴이라고 함은 발광 다이오드(151), 커넥터(152, 153) 등이 제공될 수 있는 패드를 포함하는 의미이다.
따라서, 도 1b 및 도 1c에 도시된 실시예에 따르면, 발광 다이오드(151)와 커넥터(152, 153)는 동일한 면에 제공된다.
도 1b에 따르면, 회로 기판(155)은 관통구(111)와 다른 형상을 갖는다. 회로 기판(155)의 일면에는 광 반사층이 제공될 수 있다. 광 반사층은 발광 다이오드(151)가 제공되는 면에 제공될 수 있는데, 발광 다이오드(151)로부터 출사된 빛을 윈도우(130) 방향으로 반사하여 광원 모듈(100)의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
가드부(140) 내측 면에도 광 반사층이 제공될 수 있다. 이에 따라, 발광 다이오드(151)에서 출사되는 빛 중 z축 방향으로 직진하지 않는 빛은 가드부(140) 내측 면에서 반사된 후 윈도우 쪽으로 출사될 수 있다.
가드부(140) 내측 면 및 회로 기판(155) 상에는 광 촉매가 도포될 수 있다. 광 촉매에 관한 사항은 상술한 바와 같다. 광 촉매는 자외선을 받아 살균 물질을 생성하는 바, 가드부(140) 내측 면 또는 회로 기판(155)의 오염을 막을 수 있다.
광 반사층 또는 광 촉매는 금속 또는 금속 산화물을 포함할 수 있다. 따라서, 회로 기판(155) 상의 광 반사층 또는 광 촉매와 발광 다이오드(151), 커넥터(152, 153), 또는 배선부(154)간 단락(short)이 발생하는 것을 방지하기 위해, 광 반사층 또는 광 촉매와 발광 다이오드(151), 커넥터(152, 153), 또는 배선부(154) 사이는 절연될 수 있다.
회로 기판(155)은 금속을 포함할 수 있다. 금속은 구리, 알루미늄, 철 및 이들의 조합으로 이루어진 합금 등일 수 있다. 다만, 회로 기판(155)에 사용될 수 있는 금속의 종류에는 제한이 없으며, 상술한 금속은 예시적인 것에 불과하다.
후술하는 바와 같이 회로 기판(155)과 가드부(140) 사이가 밀폐됨에 따라, 회로 기판(155) 전면에 제공된 발광 다이오드(151)로부터 발생되는 열을 회로 기판(155) 후면으로 빼주는 것이 필요할 수 있다. 이에 따라, 회로 기판(155)은 상대적으로 열 전도성이 높은 물질을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 회로 기판(155) 후면에는 방수 수지가 제공된다. 방수 수지에 관한 자세한 사항은 도 3에 대한 설명에서 후술하고자 한다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 가드부와 광원 유닛의 결합 관계를 보여주는 분해 사시도이다.
도 1c를 참고하면, 가드부(140)와 광원 유닛(150)의 결합 관계를 확인할 수 있다. 가드부(140)는 날개(141)를 포함하는데, 날개(141)는 원에 형성된 현의 형태로 가드부(140)에 제공될 수 있다.
날개(141)는 복수 개 제공될 수 있으며, 날개(141)가 2개 제공되는 때, 2개의 날개(141)는 가드부(140)에 마주보는 형태로 제공될 수 있다. 날개(141)의 크기에는 특별한 제한이 없다. 그러나, 가드부(140)와 광원 유닛(150)이 밀착할 수 있도록 날개(141)의 크기 및 형태가 결정될 수 있다.
날개(141)는 가드부(140) 바닥 면에 가드부(140)와 일체로 제공될 수 있다. 이에 따라, 가드부(140) 바닥 면에는 단차(142)가 제공된다. 상기 단차(142)의 높이는 날개(141)의 두께와 동일하다. 아울러, 상기 단차(142)의 높이는 광원 유닛(150)의 회로 기판(155)의 두께와 동일할 수 있다. 이에 따라, 가드부(140)에 제공된 단차(142) 부분에 광원 유닛(150)이 삽입될 수 있다. 따라서, 가드부(140)와 광원 유닛(150)이 결합되었을 때, 가드부(140) 바닥면과 광원 유닛(150) 바닥면이 평평하게 연속적으로 이어질 수 있다.회로 기판(155)의 x축 방향 폭은 가드부(140)의 두 날개(141)간 거리와 동일할 수 있다. 이에 따라, 광원 유닛(150)과 가드부(140)가 결합하였을 때, 가드부(140)와 광원 유닛(150) 사이는 틈이 없이 밀폐될 수 있다. 아울러, 가드부(140)의 크기가 메인 바디 관통구 단면의 크기와 동일하여 가드부(140)와 관통구가 밀착하는 경우, 광원 유닛(150)이 가드부(140)와 결합함으로써 발광 다이오드(151)가 제공되는 공간이 완전히 밀폐될 수 있다.
이에 따라, 회로 기판(155) 후면에 방수 수지가 충전되더라도, 방수 수지는 발광 다이오드(151)가 제공되는 회로 기판(155) 전면 또는 회로 기판(155) 제1 면으로 침투하지 않는다.
가드부(140) 측면에는 오목부(143, 143')가 제공될 수 있다. 가드부(140) 에서의 오목부(143, 143')의 위치는 광원 유닛(150)의 제공 형태에 따라 달라질 수 있다. 구체적으로, 오목부(143, 143')는 광원 유닛(150)의 커넥터(152,153) 및 배선부(154)이 배치된 위치에 제공될 수 있다. 이에 따라, 가드부(140)와 회로 기판(155)이 밀착된 상태에서도 광원 유닛(150)의 구성 요소가 가드부(140)에 의해 손상될 우려가 없다.
아울러, 가드부(140)의 오목부(143, 143')는 배선부(154) 및 커넥터(152, 153)를 고정하는 기능을 수행하기도 한다. 구체적으로, 가드부(140)와 회로 기판(155)이 밀착한 상태에서, 오목부(143, 143') 내에 제공되는 배선부(154) 및 커넥터(152, 153)는 광원 유닛(100)이 요동치더라도 움직이지 않고 고정될 수 있다.
날개(141)는 고정 돌기(144)가 제공될 수 있다. 고정 돌기(144)는 회로 기판(155)과 가드부(140)가 결합하였을 때, 회로 기판(155)이 날개(141) z축 방향으로 날개(141) 너머 움직이는 것을 방지한다. 고정 돌기(144)의 개수 및 형상에는 제한이 없다. 고정 돌기(144)는 날개(141)의 제공 형태에 따라 x축 방향 또는 y축 방향으로 연장된 형태일 수 있다. 이에 따라, z축 방향으로의 회로 기판(155)의 움직임이 제한될 수 있다. 고정 돌기(144)는 각 날개(141)에 하나 또는 둘 이상씩 제공될 수 있다.
회로 기판(155)은 가드부(140)와 날개(141)에 의해 정의되는 오픈부의 형상과 대응된다. 따라서, 가드부(140)가 원형이고, 날개(141)가 원에 제공된 현의 모습을 가질 때, 회로 기판(155)은 두 개의 호와 두 개의 호를 연결하는 직선으로 이루어진 직사각형과 유사한 형상일 수 있다. 다만, 회로 기판(155), 날개(141), 또는 가드부(140)의 형상이 이에 제한되는 것은 아니다. 통상의 기술자는 도면에 개시된 것과 다른 형태로 각 구성 요소를 설계할 수 있다.
그러나, 회로 기판(155), 날개(141), 또는 가드부(140)의 형상이 달라지는 경우에도, 회로 기판(155)은 가드부(140) 및 날개(141)에 의해 정의되는 오픈부와 동일한 형상을 갖는다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광원 모듈(100)은 수밀 구조를 갖는다. 이에 따라, 광원 모듈(100) 내부로 물이 침투하는 것을 막을 수 있다. 아울러, 만약 광원 모듈(100) 내부로 물이 침투하더라도, 침투한 물이 광원 모듈(100)을 따라 광원 모듈(100)이 설치된 장치 내부로 흘러 들어가지 않는다. 이에 따라, 광원 모듈(100)을 따라 물이 장치 내부로 침투하는 것을 막을 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원 모듈의 분해 사시도이다.
도 2a와 도 2b에 개시된 실시예에 대하여 설명함에 있어서, 앞서 설명한 사항과 동일한 구성은 내용의 중복을 피하기 위하여 설명하지 않도록 한다. 따라서, 통상의 기술자는 도 2a 및 도 2b에 개시된 실시예를 구현하기 위하여, 다른 실시예에 개시된 구성을 채용할 수 있다.
도 2a에 따르면, 광원 모듈(100)은 메인 바디(110), 제1 방수 부재(121), 및 광원 유닛(150)을 포함한다. 아울러, 광원 유닛(150)은 원형 회로 기판(155)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 회로 기판(155)의 형상이 메인 바디(110)의 관통구(111) 단면 형상과 대응되는 바, 가드부(140) 없이도, 메인 바디(110)와 회로 기판(155) 사이가 밀폐될 수 있다. 따라서, 회로 기판(155) 후면에 방수 수지를 충전할 때, 방수 수지는 회로 기판(155) 너머 또는 회로 기판(155) 전면으로 침투하지 않는다.
도 2a에는 관통구(111) 단면 및 회로 기판(155)이 원형인 것으로 도시되어 있으나, 관통구(111) 단면 및 회로 기판(155)의 형상이 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 정사각형, 직사각형, 사다리꼴, 마름모, 삼각형, 타원형, 반원, 반타원 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
회로 기판(155)이 관통구(111) 단면과 대응되는 형상을 가짐에 따라, 가드부(140)에는 날개가 제공되지 않는다. 따라서, 가드부(140)에 의해 정의되는 오픈부 역시 관통구(111)와 대응되는 형상을 갖는다.
도 2a에 도시된 실시예에 따르면, 회로 기판(155)은 수지 조성물 층을 포함한다. 예컨대, 회로 기판(155)은 수지 조성물 층을 포함하는 다중 층 구조일 수 있다. 회로 기판(155)에 포함되는 수지 조성물 층은 유리 섬유 직물 등일 수 있다. 유리 섬유 직물은 유리 섬유(Glass Fiber)와 에폭시 수지, 페놀 수지 등이 혼합된 것일 수 있다.
아울러, 회로 기판(155)은 수지 조성물 층 상에 제공되는 금속층을 포함할 수 있다. 예컨대, 회로 기판(155)은 금속층/수지 조성물 층/금속층이 순차적으로 적층된 형태를 가질 수 있다. 이때 금속층은 구리, 은, 철, 알루미늄, 금 및 이들의 조합으로 형성된 합금 등일 수 있다.
수지 조성물 층을 포함하는 다중 층 회로 기판(155)을 사용함에 따라, 회로 기판(155)의 양면 모두에 발광 다이오드(151) 및 커넥터(152)를 제공할 수 있다. 이에 따라, 회로 기판(155)의 일면에는 발광 다이오드(151)를 제공하고, 발광 다이오드(151)가 제공된 면의 배면에는 커넥터(152)를 제공할 수 있다.
커넥터(152)와 발광 다이오드(151)를 회로 기판(155)의 서로 다른 면에 제공함으로써, 광원 유닛(100) 전체 크기가 줄어들 수 있다.
아울러, 커넥터(152)와 발광 다이오드(151)를 회로 기판(155)의 서로 다른 면에 제공함으로써, 발광 다이오드(151)를 윈도우(130)와 더 가깝게 배치할 수 있다. 이에 따라, 발광 다이오드(151)에서 출사된 광 중 메인 바디(110) 외벽에 의해 차단되는 광량이 현저히 감소될 수 있다. 또한, 발광 다이오드(151)가 윈도우(130)와 가깝게 위치함으로써 메인 바디(110)에 의해 차단되는 빛이 적은 바, 상대적으로 더 넓은 조사각을 확보할 수 있다.
상술한 바와 같이 커넥터(152)와 발광 다이오드(151)를 회로 기판(155)의 서로 다른 면에 제공함으로써, 더 넓은 조사각을 확보할 수 있는 바, 회로 기판(155)의 크기를 더 작게 구성하는 것도 가능하다. 회로 기판(155)의 크기를 더 작게 구성하는 것이 가능함에 따라, 광원 모듈(100)의 전체 크기도 더 작아질 수 있다.
광원 모듈(100) 전체의 크기가 작아짐에 따라, 광원 모듈(100)을 설치하기 위해 수조 등의 외벽에 뚫는 개구의 크기가 작아질 수 있다. 이에 따라, 개구로 물이 침투하는 누수 현상이 방지될 수 있다.
아울러, 도 2a에는 메인 바디(110)의 상부가 돌출되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 도 2a에 따르면, 커넥터(152)가 회로 기판(155) 배면에 제공되는 바, 커넥터(152)의 높이만큼, 메인 바디(110) 상부를 돌출시킬 필요가 없다. 따라서, 메인 바디(110) 상부는 돌출부 없이 평평할 수 있다.
가드부(140)는 윈도우(130)를 z축 방향으로 밀어서 고정하는 동시에, 윈도우(130)와 회로 기판(155) 사이를 이격시키는 스페이서로 기능한다.
도 2b를 참고하면, 가드부(140)와 광원 유닛(150)의 결합 관계를 더 자세히 확인할 수 있다.
도 2b에 따르면, 가드부(140)는 도 1c에 도시된 것과 같은 단차를 포함하지 않는다. 이는 회로 기판(155)의 형상이 관통구(111) 단면의 형상과 동일하기 때문이다.
가드부(140)가 도넛 형상을 가질 때, 가드부(140) 외관의 직경은 회로 기판(155)의 직경과 동일할 수 있다. 아울러, 가드부(140)의 안쪽 직경은 회로 기판(155)의 직경보다 작을 수 있다. 이에 따라, 가드부(140)는 회로 기판(155)이 가드부(140) 상에 제공되는 윈도우(130)와 만나지 않도록 스페이서로 기능할 수 있다.
가드부(140)의 높이는 발광 다이오드(151)가 윈도우(130)와 접촉하지 않도록 발광 다이오드(151)를 보호하면서도, 발광 다이오드(151)의 조사각을 최대로 할 수 있는 크기일 수 있다. 발광 다이오드(151)를 둘러싸는 가드부(140)의 높이가 높을수록, 발광 다이오드(151)에서 측 방향으로 출사되는 빛이 가드부(140)에 의해 차단될 수 있다. 따라서, 가드부(140)의 높이는 발광 다이오드(151)가 윈도우(130)와 접촉하지 않도록 발광 다이오드(151)를 보호할 수 있는 최소 높이일 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈의 단면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참고하면, 회로 기판(155) 후면 또는 회로 기판(155)의 제2 면 상에 방수 수지(180)가 충전되는 것을 확인할 수 있다. 방수 수지(180)는 방수 수지 조성물이 경화되어 만들어진 것으로, 관통구(111)의 일 측을 밀폐한다.
방수 수지 조성물로는 에폭시 수지(Epoxy Resin), 실리콘 오일(silicon oil), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride), 폴리스티렌(Polystyrene), ABS 수지(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene resin), 메타크릴수지(Methacrylate resin), 폴리아미드(Polyamide), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리아세틸(Polyacetyl), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 변성 PPO 수지(Modified Polyphenylene Oxide), 폴리부티렌 테레프탈레이트(Polybutylen terephthalate), 폴리우레탄(Polyurethane), 페놀 수지(Phenolic resin), 우레아 수지(Urea resin), 멜라민 수지(Melamine resin) 및 이들의 조합 중에서 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있다.
방수 수지(180)는 물과 반응하지 않고, 물의 침투를 방지할 수 있는 것이 바람직하다.
아울러, 방수 수지(180)는 열에 의해 변형되지 않는 것이 바람직하다. 방수 수지(180)가 열에 의하여 변형되는 경우, 광원 모듈(100)이 설치된 수조 등이 가열될 때, 광원 모듈(100) 내 방수 수지(180)의 형상, 물성 등이 변할 수 있기 때문이다.
특히, 유리 전이 온도(Glass Transition Temperature)가 낮은 열 가소성 수지를 사용하는 경우, 주위 온도 상승 또는 발광 다이오드(151)로부터 방출되는 열로 인하여 방수 수지(180) 형태가 변형되고, 변형된 틈을 따라 외부의 습기, 물이 광원 모듈(100) 내부로 침투할 수 있다. 따라서, 방수 수지(180)는 상대적으로 유리 전이 온도가 높은 물질을 이용하여 형성할 수 있다.
아울러, 방수 수지(180)는 성형이 용이한 방수 수지 조성물을 이용하여 제작할 수 있다. 성형이 용이하다는 것은 방수 수지 조성물의 도포 및 방수 수지 조성물의 경화가 상대적으로 용이하다는 것을 의미한다.
방수 수지 조성물의 경화로는 열 경화, 자외선 경화, 자연 경화 방법 등이 사용될 수 있다. 그러나, 공정의 효율을 향상시키기 위하여, 방수 수지 조성물 경화 방법으로 자연 경화 방법을 이용할 수 있다. 자연 경화 방법은 실온에서 방수 수지 조성물을 도포한 후, 건조를 통해 경화시키는 것을 말할 수 있다. 따라서, 자연 경화 방법에서는 별도의 가열 공정 또는 자외선 조사 공정이 불필요한 바, 광원 모듈(100) 제작 공정 효율이 향상될 수 있다.
방수 수지 조성물을 자연 경화시키기 위하여, 방수 수지 조성물에는 경화제 및/또는 커플링 제가 더 포함될 수 있다.
방수 수지(180)를 충전하는 공정은 습도가 낮은 환경에서 수행될 수 있다. 이에 따라, 방수 수지(180) 및 윈도우(130)에 의하여 밀폐되는 광원 모듈(100) 내부 공간의 습도는 상대적으로 매우 낮을 수 있다. 이렇게 광원 모듈(100) 내부 습도를 낮게 하면, 이후 광원 모듈(100) 내부 온도가 변하더라도 광원 모듈(100) 내부의 수증기가 액화되는 결로 현상이 방지될 수 있다.
방수 수지(180)가 광원 모듈(100) 내부를 밀폐함에 따라, 광원 모듈(100) 내부에 제공되는 회로 기판(155)의 온도는 외부 온도에 따른 영향을 거의 받지 않는다. 이에 따라, 광원 모듈(100)이 설치된 환경의 온도가 높아지거나 낮아지는 경우에도, 회로 기판(155)의 온도는 일정하게 유지될 수 있다.
본 발명에 따르면, 회로 기판(155)의 온도가 일정하게 유지되는 바, 고온 또는 저온의 극한 환경에서도 광원 모듈(100)의 정상적인 작동을 담보할 수 있다.
방수 수지(180)는 광원 모듈(100) 내부에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 기능을 수행할 수도 있다. 이 경우, 방수 수지(180)의 열 전도율은 상대적으로 높다.
방수 수지(180)의 열 전도율을 높이기 위하여 방수 수지 조성물에는 탄소 나노 필러(carbon-based nanofiller), 흑연 나노팰릿(graphite nanoplatelets, GNPs), 실리카(silica), 탄소나노튜브(carbon nanotube) 등이 혼합될 수 있다. 예를 들어, 방수 수지 조성물은 에폭시 수지와 탄소 나노 필러(carbon-based nanofiller), 흑연 나노팰릿(GNPs)의 혼합물일 수 있다.
실시예에 따르면, 비스페놀 A의 다이글리시딜 에테르(diglycidyl ether of bisphenol-A, DGEBA)와 2-에틸-4-메틸이미다졸(2-ethyl-4-methylimidazole), 및 γ-아미노프로필트리에톡실레인(γ-aminopropyl-triethoxysilane)의 혼합물과 탄소 나노 필러(carbon-based nanofiller), 흑연 나노팰릿(graphite nanoplatelets, GNPs), 실리카(silica), 탄소나노튜브(carbon nanotube) 등을 혼합하여, 방수 수지 조성물을 제작할 수 있다.
상기 실시예에 따라 제조된 방수 수지(180)의 열 전도율은 약 7.06 W/(m·K)로 일반 에폭시 수지의 열 전도율인 약 0.28 W/(m·K)에 비하여 현저히 높다. 따라서, 방수 수지(180)가 광원 유닛(150)이 제공된 메인 바디(110) 내부를 밀폐하더라도 광원 유닛(150)으로부터 발생된 열은 메인 바디(110) 외부로 쉽게 빠져나갈 수 있다. 이에 따라, 광원 유닛(150)으로부터 발생된 열이 메인 바디(110) 내부에 축적되어 광원 유닛(150)이 고장나는 일이 방지될 수 있다.
도 3a를 참고하면, 가드부(140) 양 측에 제공된 날개(141)와 회로 기판(155)이 접하는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 미 경화된 방수 수지 조성물을 메안 바디(110) 내부에 충전하는 때, 방수 수지 조성물이 회로 기판(155) 전면 쪽으로 침투하지 않는다. 이에 따라, 수지 조성물이 윈도우(130)에 묻어 발광 다이오드(151)로부터 출사되는 빛을 가리는 문제가 발생하지 않는다.
도 3b를 참고하면, 회로 기판(155)의 형상이 관통구(111) 단면의 형상과 대응된다. 이에 따라, 가드부(140)에 날개가 제공되지 않고, 가드부(140) 바닥면과 회로 기판(155) 상면이 접하게 된다. 이 경우에도 회로 기판(155)을 넘어서 방수 수지 조성물이 윈도우(130) 쪽으로 침투할 우려가 없다.
특히, 도 3b를 참고하면, 커넥터(152, 153)가 회로 기판(155)의 배면에 제공되는 바, 광원 유닛 후면으로 침투하는 물에 노출될 여지가 더 크다. 따라서, 도 3b와 같은 실시예의 경우, 방수 수지(180)는 커넥터(152, 153)를 완전히 감싸는 형태로 충전될 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참고하면, 메인 바디(110) 외부에 제2 방수 부재(122)가 더 제공될 수 있다. 제2 방수 부재(122)는 광원 모듈(100)이 수조 등에 설치되었을 때, 광원 모듈(100)이 설치되는 부분, 예컨대 수조 내벽과 광원 모듈(100) 사이를 수밀(watertight)시킨다. 이에 따라, 광원 모듈(100)이 설치되는 개구를 통해, 수조 내부에 물이 새어 나오는 것을 막을 수 있다.
제2 방수 부재(122)는 바이톤(VITON), E.P.R(ETYLENE PROPYLENE), 테프론(TEFLON) 또는 칼레츠(KALREZ)를 재질로 하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
메인 바디(110) 외관에는 제2 방수 부재(122)를 수용할 수 있는 오목부가 제공될 수 있다. 제2 방수 부재(122)는 도면에서 볼 수 있듯이 적어도 일부가 메인 바디(110) 외관에 제공된 오목부에 삽입된다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈의 사시도이다. 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈의 분해 사시도이다. 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈의 단면도이다.
아울러, 도 4d와 도 4e는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원 모듈의 분해 사시도 및 단면도이다.
이하에서는 도 4a 내지 도 4e를 참고로 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈에 대해 설명하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광원 모듈(100)은 보조 바디(160)를 더 포함할 수 있다. 보조 바디(160)는 메인 바디(110)에 결합될 수 있다.
도 4b 및 도 4c에 도시된 것과 같이, 메인 바디(110)가 나사선을 갖는 때, 보조 바디(160)는 메인 바디(110)의 나사선에 대응되는 나사선을 가질 수 있다. 이에 따라, 메인 바디(110)와 보조 바디(160)는 나사식으로 결합될 수 있다.
그러나, 보조 바디(160)와 메인 바디(110)의 결합 방식이 나사식으로 제한되는 것은 아니다. 보조 바디(160)와 메인 바디(110)는 후크를 이용한 탈착식으로 결합될 수도 있다.
나사식으로 메인 바디(110)와 보조 바디(160)를 결합하는 때, 메인 바디(110)와 보조 바디(160)의 나사선 사이에는 방수 테이프가 더 제공될 수 있다. 방수 테이프는 테프론(PTFE), 폴레에틸테레프탈레이트(PET), 아크릴 수지(Acryl Resin), 우레탄 수지(Urethane Resin), 폴리비닐클로라이드(PVC) 등일 수 있다. 방수 테이프는 두께가 상대적으로 얇고 신축성이 있는 바, 나사선에 밀착할 수 있다. 이에 따라, 메인 바디(110)의 나사선과 보조 바디(160)의 대응되는 나사선과 결합할 때, 두 나사선 사이에 존재하는 공간을 방수 테이프가 채우고 나사선 사이로 물이 침투하는 것이 방지될 수 있다.
보조 바디(160)는 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride), 폴리스티렌(Polystyrene), ABS 수지(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene resin), 메타크릴수지(Methacrylate resin), 폴리아미드(Polyamide), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리아세틸(Polyacetyl), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 변성 PPO 수지(Modified Polyphenylene Oxide), 폴리부티렌 테레프탈레이트(Polybutylen terephthalate), 폴리우레탄(Polyurethane), 페놀 수지(Phenolic resin), 우레아 수지(Urea resin), 멜라민 수지(Melamine resin) 및 이들의 조합 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
메인 바디(110)와 보조 바디(160)를 구성하는 물질은 반드시 동일해야 하는 것은 아니다.
아울러, 메인 바디(110)의 형상과 보조 바디(160)의 형상이 동일해야 하는 것도 아니다. 구체적으로, 메인 바디(110)의 체결부가 원형인 때에, 보조 바디의 체결부(161)는 원형 또는 다른 형태일 수 있다. 예컨대, 도면에 도시된 것과 같이 메인 바디(110)의 체결부가 원형인 때에, 보조 바디(160)의 체결부(161)는 사각형일 수도 있다. 이에 따라, 메인 바디(110)의 체결부가 조립 대상 수조의 체결부의 형상과 맞지 않는 때에도, 조립 대상 수조의 체결부 형상과 대응되는 체결부(161)를 갖는 보조 바디(160)를 도입함으로써 광원 모듈(100)을 설치할 수 있다.
아울러, 메인 바디(110) 외관의 형상과 보조 바디(160) 외관의 형상도 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 메인 바디(110) 외관은 원형을 가질 수 있고, 보조 바디(160) 외관은 다각형 형태일 수 있다. 다각형 형태를 갖는 보조 바디(160)는 스크류 방식으로 광원 모듈(100)을 수조 등에 설치할 때, 사용자가 파지하기 용이하다.
또한, 메인 바디(110)의 체결부와 보조 바디(160)의 체결부를 비교했을 때, 보조 바디(160)의 체결부의 크기는 메인 바디(110)의 체결부의 크기보다 작을 수 있다. 체결부의 크기에 대한 설명은 도 5a 및 도 5b에 대한 설명에서 자세히 후술하고자 한다.
보조 바디(160)의 체결부(161)에는 제3 방수 부재(123) 및 고정 부재(170)가 제공될 수 있다.
제3 방수 부재(123)는 보조 바디(160)를 포함하는 광원 모듈(100)이 수조 등에 설치되었을 때, 광원 모듈(100)을 설치하기 위하여 수조 등에 형성된 개구를 따라 물이 새어 나오지 않도록 방지한다.
제3 방수 부재(123)는 탄성을 갖는 소재로 제작될 수 있으며, 물과의 반응성이 낮다. 제3 방수 부재(123)는 바이톤(VITON), E.P.R(ETYLENE PROPYLENE), 테프론(TEFLON) 또는 칼레츠(KALREZ)를 재질로 하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
고정 부재(170)는 보조 바디(160)를 포함하는 광원 모듈(100)을 수조 등에 고정하기 위한 부재이다. 따라서, 고정 부재(170)와 광원 모듈(100)은 수조 등의 내벽을 사이에 두고 서로 이격되어 제공된다. 고정 부재(170)는 보조 바디(160)의 체결부(161)와 대응되는 나사선을 가질 수 있다. 이에 따라, 고정 부재(170)를 회전시켜 결합시킴으로써, 광원 모듈(100)이 수조 등의 내벽에 고정될 수 있다.
아울러, 제3 방수 부재(123)는 고정 부재(170)가 제공된 면과 동일한 면에 제공되거나 또는 광원 모듈(100)이 제공된 면과 동일한 면에 제공될 수 있다. 즉, 제3 방수 부재(123)는 수조의 내부 또는 외부에 제공될 수 있다. 통상의 기술자는 광원 모듈(100) 전체 크기 등을 고려하여 제3 방수 부재(123)의 설치 위치를 결정할 수 있다.
방수 수지(180)는 메인 바디(110) 내부 및 보조 바디(160)의 체결부(161) 내부의 적어도 일부를 충전한다. 체결부(161) 내부는 메인 바디(110) 관통구(111)와 같이 속이 빈 구조를 갖는바, 체결부(161) 내부에 방수 수지(180)가 충전될 수 있다.
이때 방수 수지(180)를 충전하는 양은 필요에 따라 달리할 수 있다. 따라서, 방수 수지(180)가 회로 기판(155)의 배면과 접하도록 방수 수지를 메인 바디(110) 내부 및 보조 바디(160) 체결부(161) 내에 가득 채울 수도 있다. 그러나, 경우에 따라서는 방수 수지(180)가 체결부(161)의 일부만을 채우도록 충전할 수도 있다. 다만, 방수 기능을 향상시키기 위하여 방수 수지(180)가 체결부(161)의 일측을 밀폐하도록 충전하는 것이 바람직하다.
도 4a 내지 도 4b에 개시된 보조 바디(160)는 가드부(140)가 날개를 포함하는 실시예와 날개를 포함하지 않는 실시예 모두에 적용될 수 있다.
도 4d 및 도 4e에 도시된 실시예는 발광 다이오드(151) 및 커넥터(152)가 회로 기판(155)의 서로 다른 면에 제공되는 것이다. 도 4e에서 볼 수 있듯이, 이 경우 방수 수지(180)는 커넥터(152)를 완전히 감싸는 형태로 제공될 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 광원 모듈이 설치된 모습을 나타낸 단면도이다.
도 5a 및 도 5c를 참고하면, 각각 보조 바디가 없는 광원 모듈이 수조에 설치된다. 아울러, 도 5b 및 도 5d를 참고하면 보조 바디를 포함한 광원 모듈이 수조에 설치된다. 이하에서는 도 5a 내지 도 5d에 광원 모듈이 설치된 형태를 비교하여 설명한다.
광원 모듈은 수조 외벽에 제공되는 개구에 결합되는데 수조 외벽에 제공되는 개구는 광원 모듈의 메인 바디 또는 보조 바디에 제공된 나사선과 대응되는 나사선을 가질 수 있다.
도 5a 및 도 5c의 경우, 수조 외벽에 제공되는 개구는 제1 너비(W1)를 갖는다. 이에 비하여 도 5b 및 도 5d의 경우, 수조 외벽에 제공되는 개구는 제2 너비(W2)를 갖는다. 제1 너비(W1)는 제2 너비(W2)에 비하여 상대적으로 크다.
제2 너비(W2)가 제1 너비(W1) 보다 작은 바, 보조 바디를 채용한 광원 모듈을 설치하는 때에는 상대적으로 작은 크기의 개구만 있어도 충분하다. 이에 따라, 개구를 통하여 수조 내부에 있는 물이 수조 밖으로 새어나가는 일이 상대적으로 적을 수 있다.
아울러, 개구의 크기가 작은 바, 개구 및 개구에 결합된 광원 모듈로 인하여 수조에 인가되는 스트레스도 상대적으로 적다.
보조 모듈의 존부에 따라서, 광원 모듈과 수면 간의 높이도 달라진다. 보조 모듈을 포함하는 경우의 높이(H2)는 보조 모듈을 포함하지 않는 경우의 높이(H1)보다 작다. 따라서, 보조 모듈을 포함하는 때, 광원 모듈은 수면과 좀 더 가깝게 제공된다.
이에 따라, 수조 내 저장된 물에 조사되는 광량이 늘어날 수 있다. 구체적으로, 수면과 가깝게 광원 모듈이 제공될 경우, 광원 모듈로부터 출사된 빛은 출사각과 관계 없이 모두 물에 조사될 수 있기 때문이다. 따라서, 보조 모듈을 채용함으로써, 광원 모듈을 이용한 물의 살균 효율이 향상될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 유닛의 발광 다이오드를 확대 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 발광 다이오드(151)는 앞서 서술한 바와 같이 다양한 형태로 구현될 수 있다. 도 6a 및 도 6b는 발광 다이오드의 일 실시예를 도시한 단면도들이다.
발광 다이오드는 수직형 또는 플립형 등 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 도 6a는 수직형 발광 다이오드를 도시한 것이고, 도 6b는 플립형 발광 다이오드를 도시한 것이다. 그러나, 발광 다이오드의 구성은 이에 한정되는 것은 아니며, 이하의 도면은 본 발명의 일 실시예로서 이해되어야 할 것이다.
도 6a를 참조하면, 발광 다이오드(151)는 제1 도전형 반도체층(1511), 활성층(1512)과 제2 도전형 반도체층(1513)을 포함한다. 발광 다이오드(151)의 제1 도전형 반도체층(1511)의 하부에는 제1 전극으로 사용되는 기판(1500), 접착층(1501), 및 반사층(1509)이, 제2 도전형 반도체(1513)의 상부에는 제2 전극(1520)이 제공될 수 있다.
기판(1510)은 도전성 재료로 이루어질 수 있는 바, Si, GaAs, GaP, AlGaINP, Ge, SiSe, GaN, AlInGaN 또는 InGaN 등이나, Al, Zn, Ag, W, Ti, Ni, Au, Mo, Pt, Pd, Cu, Cr 또는 Fe의 단일 금속 또는 이들의 합금 등으로 이루어질 수 있다.
제2 도전형 반도체층(1513)은 제1 도전형 반도체층(1511) 상에 배치될 수 있으며, 활성층(1512)은 제1 도전형 반도체층(1511) 및 제2 도전형 반도체층(1513) 사이에 배치될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(1511), 활성층(1512), 및 제2 도전형 반도체층(1513)은 Ⅲ-Ⅴ 계열 화합물 반도체를 포함할 수 있고, 예를 들어, (Al, Ga, In)xNy과 같은 질화물계 반도체를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(1511)은 제1 도전형 불순물(예를 들어, Si)을 포함할 수 있고, 제2 도전형 반도체층(1513)은 제2 도전형 불순물(예를 들어, Mg)을 포함할 수 있다. 또한, 그 반대일 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 도전형 반도체층(1511)에는 러프닝 처리가 되어 있을 수 있다. 이에 따라 활성층(1512)으로부터 발생된 광을 러프닝 처리된 계면에서 반사시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 도전형 반도체층(1511)과 광원 기판(1510) 사이에 반사층(1509)이 개재될 수 있다. 반사층(1509)은 반사율이 큰 금속 물질, 예컨대 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있으며, 그 외 반사율이 높은 다른 금속이나 이들과의 합금으로 이루어질 수 있다.
한편, 반사층(1509)과 기판(1510) 사이에 접착층(1501)이 개재될 수 있으며, 접착층(1501)은 기판(1510)과 반사층(1509)의 접착력을 향상시켜 기판(1510)이 반사층(1509)으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다. 이에 더해, 도시되지 않았지만 접착층(1501)과 반사층(1509) 사이에 확산방지층이 개재될 수 있다. 확산방지층은 접착층(1509) 또는 기판(1510)으로부터 금속원소들이 반사층(1509)으로 확산되는 것을 방지하여 반사층(1509)의 반사도를 유지시킬 수 있다.
제2 도전형 반도체층(1513) 상에는 제2 전극(1520)이 배치된다. 이에 따라, 제1 전극으로 사용되는 기판(1510)과 제2 전극(1520)으로부터 제1 도전형 반도체층(1511)과 제2 도전형 반도체층(1513)에 전류를 공급함으로써 광을 방출할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드(151)는 제1 도전형 반도체층(1511), 활성층(1512)과 제2 도전형 반도체층(1513)을 포함하는 메사(M), 제1 절연층(1530a, 1530b), 제1 전극(1540), 및 제2 절연층(1550)을 포함할 수 있으며, 나아가, 기판(1510) 및 제2 전극(1520)을 포함할 수 있다.
기판(1510)은 제1 도전형 반도체층(1511), 활성층(1512), 및 제2 도전형 반도체층(1513)을 성장시킬 수 있는 기판이면 한정되지 않으며, 예를 들어, 사파이어 기판, 실리콘 카바이드 기판, 질화갈륨 기판, 질화알루미늄 기판, 실리콘 기판 등일 수 있다. 기판(1510)의 측면은 경사면을 포함할 수 있으며, 이에 따라 활성층(1512)에서 생성된 광의 추출이 개선될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(1513)은 제1 도전형 반도체층(1511) 상에 배치될 수 있으며, 활성층(1512)은 제1 도전형 반도체층(1511) 및 제2 도전형 반도체층(1513) 사이에 배치될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(1511), 활성층(1512), 및 제2 도전형 반도체층(1513)은 Ⅲ-Ⅴ 계열 화합물 반도체를 포함할 수 있고, 예를 들어, (Al, Ga, In)xNy과 같은 질화물계 반도체를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(1511)은 제1 도전형 불순물(예를 들어, Si)을 포함할 수 있고, 제2 도전형 반도체층(1513)은 제2 도전형 불순물(예를 들어, Mg)을 포함할 수 있다. 또한, 그 반대일 수도 있다. 활성층(1512)은 다중양자우물구조(MQM)를 포함할 수 있다. 발광 다이오드에 순방향 바이어스가 가해지면 활성층(1512)에서 전자와 정공이 결합하면서 빛을 방출하게 된다. 제1 도전형 반도체층(1511), 활성층(1512), 및 제2 도전형 반도체층(1513)은 금속유기화학 기상증착(MOCVD) 또는 분자선에피택시(MBE) 등의 기술을 이용하여 기판(1510) 상에 성장될 수 있다.
발광 다이오드은 활성층(1512) 및 제2 도전형 반도체층(1513)을 포함하는 적어도 하나의 메사(M)를 포함할 수 있다. 메사(M)는 복수개의 돌출부를 포함할 수 있으며, 복수개의 돌출부들 사이는 서로 이격될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 다이오드는 서로 이격된 복수개의 메사(M)를 포함할 수도 있다. 메사(M)의 측면은 포토레지스트 리플로우와 같은 기술을 사용함으로써 경사지게 형성될 수 있으며, 경사진 메사(M)의 측면은 활성층(1512)에서 생성된 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 도전형 반도체층(1511)에는 메사(M)를 통해 노출되는 제1 컨택 영역(P1) 및 제2 컨택 영역(P2)이 제공된다. 메사(M)는 제1 도전형 반도체층(1511) 상에 배치된 활성층(1512) 및 제2 도전형 반도체층(1513)을 제거하여 형성하기 때문에, 메사(M)를 제외한 부분은 제1 도전형 반도체층(1511)의 노출된 상면인 컨택 영역이 된다. 제1 전극(1540)은 제1 컨택 영역(P1) 및 제2 컨택 영역(P2)과 접함으로써, 제1 도전형 반도체층(1511)과 전기적으로 접속될 수 있다. 제1 컨택 영역(P1)은 제1 도전형 반도체층(1511)의 외곽을 따라 메사(M) 주위에 배치될 수 있으며, 구체적으로, 메사(M)와 발광 다이오드의 측면 사이에서 제1 도전형 반도체층의 상면 외곽을 따라 배치될 수 있다. 제2 컨택 영역(P2)은 메사(M)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸일 수 있다.
제2 전극(1520)은 제2 도전형 반도체층(1513) 상에 배치되며, 제2 도전형 반도체층(1513)과 전기적으로 접속할 수 있다. 제2 전극(1520)은 메사(M) 상에 형성되며, 메사(M)의 형상을 따라 동일한 형상을 가질 수 있다. 제2 전극(1520)은 반사 금속층(1521)을 포함하며, 나아가 장벽 금속층(1522)을 포함할 수 있으며, 장벽 금속층(1522)은 반사 금속층(1521)의 상면 및 측면을 덮을 수 있다. 예컨대, 반사 금속층(1521)의 패턴을 형성하고, 그 위에 장벽 금속층(1522)을 형성함으로써, 장벽 금속층(1522)이 반사 금속층(1521)의 상면 및 측면을 덮도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사 금속층(1521)은 Ag, Ag 합금, Ni/Ag, NiZn/Ag, TiO/Ag층을 증착 및 패터닝하여 형성될 수 있다.
한편, 장벽 금속층(1522)은 Ni, Cr, Ti, Pt, Au 또는 그 복합층으로 형성될 수 있으며, 구체적으로, 제2 도전형 반도체층(1513) 상면에 순차적으로 Ni/Ag/[Ni/Ti]2/Au/Ti으로 형성된 복합층일 수 있으며, 더욱 구체적으로, 제2 전극(1520)의 상면의 적어도 일부는 300Å 두께의 Ti층을 포함할 수 있다. 제2 전극(1520)의 상면 중 제1 절연층과 접하는 영역이 Ti층으로 이루어지는 경우, 제1 절연층(1530a, 1530b)과 제2 전극(1520)의 접착력이 개선되어, 발광 다이오드의 신뢰성이 개선될 수 있다.
제2 전극(1520) 상에 전극 보호층(1560)이 배치될 수 있다. 전극 보호층(1560)은 제1 전극(1540)과 동일한 재료일 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
제1 절연층(1530a, 1530b)은 제1 전극(1540)과 메사(M) 사이에 배치될 수 있다. 제1 절연층(1530a, 1530b)을 통해, 제1 전극(1540)과 메사(M)가 절연될 수 있으며, 제1 전극(1540)과 제2 전극(1520)이 절연될 수 있다. 제1 절연층(1530a, 1530b)은 제1 컨택 영역(P1) 및 제2 컨택 영역(P2)을 부분적으로 노출시킬 수 있다. 구체적으로, 제1 절연층(1530a, 1530b)은 개구부(1530a)를 통해 제2 컨택 영역(P2)의 일부를 노출시킬 수 있으며, 제1 절연층(1530a, 1530b)이 제1 도전형 반도체층(1511)의 외곽과 메사(M) 사이에서 제1 컨택 영역(P1)의 일부 영역만을 덮어, 제1 컨택 영역(P1)의 적어도 일부가 노출될 수 있다.
제1 절연층(1530a, 1530b)이 제2 컨택 영역(P2) 상에서, 제2 컨택 영역(P2)의 외곽을 따라 배치될 수 있다. 동시에, 제1 절연층(1530a, 1530b)은 제1 컨택 영역(P1)과 제1 전극(1540)이 접하는 영역보다 메사(M)에 인접하게 한정되어 배치될 수 있다.
제1 절연층(1530a, 1530b)은 제2 전극(2120)을 노출시키는 개구부(1530b)를 가질 수 있다. 개구부(1530b)를 통해 제2 전극(2120)은 패드 또는 범프 등과 전기적으로 접속할 수 있다.
도시하지는 않았으나, 평면 상에서 볼 때, 제1 컨택 영역(P1)과 제1 전극(240)이 접하는 영역이 제1 도전형 반도체층(1511) 상면의 전 외곽을 따라 배치된다. 구체적으로, 제1 컨택 영역(P1)과 제1 전극(1540)이 접하는 영역은 제1 도전형 반도체층(1511)의 네 측면과 모두 인접하도록 배치될 수 있으며, 메사(M)를 완전히 둘러쌀 수 있다. 이 경우, 제1 전극(1540)과 제1 도전형 반도체층(1511)이 접하는 영역이 증가할 수 있으므로, 제1 전극(1540)에서 제1 도전형 반도체층(1511)으로 흐르는 전류가 더욱 효과적으로 분산될 수 있어서, 순방향 전압이 더욱 감소될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 발광 다이오드(151)의 제1 전극(1540) 및 제2 전극(1520)은 직접 혹은 패드를 통하여 기판(1510)에 실장될 수 있다.
예를 들어, 발광 다이오드가 패드를 통하여 기판(1510)에 실장되는 경우, 발광 다이오드(151)과 기판(1510) 사이에 배치된 두 개의 패드가 제공될 수 있으며, 두 개의 패드 각각은 각각 제1 전극(1540) 및 제2 전극(1520)에 접할 수 있다. 예를 들어, 패드는 솔더 또는 유테틱 메틸(Eutectic Metal) 일 수 있으니, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 유테틱 메탈로 AuSn이 사용될 수 있다.
다른 예로, 발광 다이오드가 직접 기판(1510)에 실장되는 경우, 발광 다이오드의 제1 전극(1540) 및 제2 전극(1520)이 직접 기판(1510) 상의 배선에 본딩될 수 있다. 이 경우, 본딩 물질은 도전 성질을 갖는 접착 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본딩 물질은 은(Ag), 주석(Sn), 구리(Cu) 중 적어도 어느 하나의 도전성 재료를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이며, 본딩 물질은 도전성을 갖는 다양한 물질을 포함할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100: 광원 모듈 110: 메인 바디
111: 관통구 112: 돌출부
113: 나사선 121: 제1 방수 부재
122: 제2 방수 부재 123: 제3 방수 부재
130: 윈도우 140: 가드부
141: 날개 150: 광원 유닛
151: 발광 다이오드 152, 153: 커넥터
154: 배선부 155: 회로 기판
160: 보조 바디 161: 결합부
170: 고정 부재 180: 방수 수지
125: 가압 부재

Claims (7)

  1. 관통구를 포함하는 메인 바디;
    상기 메인 바디의 상기 관통구 내에 제공되며 적어도 하나의 발광다이오드를 포함하는 광원 유닛;
    상기 광원 유닛으로부터 빛이 출사되는 방향에 제공되며, 상기 발광다이오드를 밀폐하는 윈도우; 및
    상기 메인 바디 내에 충전되어 상기 관통구의 일측을 밀폐하는 방수 수지를 포함하고,
    상기 광원 유닛은, 제1 면 및 제2 면을 가지는 회로기판을 포함하고,
    상기 발광 다이오드는 상기 회로 기판의 상기 제1 면에 제공되고,
    상기 방수 수지는 상기 회로 기판의 상기 제2 면 상에 제공되며,
    상기 방수 수지와 상기 윈도우는 상기 회로 기판을 사이에 두고 이격되는 광원 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판의 상기 제1 면에는 상기 광원 유닛과 외부 전원을 연결하기 위한 커넥터가 제공되고,
    상기 방수 수지는 상기 커넥터의 적어도 일부를 커버하도록 충전되는 광원 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메인 바디와 상기 광원 유닛 사이에 제공되는 방수 부재를 더 포함하는 광원 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 메인 바디에 결합되는 보조 바디를 더 포함하고,
    상기 보조 바디는 외부 구조물의 외벽에 결합될 수 있는 체결부를 포함하며,
    상기 체결부 단면의 크기는 상기 관통구 단면의 크기와 다른 광원 모듈.
  5. 관통구를 포함하는 메인 바디;
    상기 메인 바디의 상기 관통구 내에 제공되는 광원 유닛;
    상기 광원 유닛으로부터 빛이 출사되는 방향에 제공되며, 상기 관통구의 일측을 덮는 윈도우;
    상기 메인 바디 내에 배치되어 상기 관통구의 타측을 덮는 방수 수지; 및
    상기 메인 바디에 결합되는 보조 바디를 포함하고,
    상기 보조 바디는 상기 관통구의 단면의 크기와 다른 크기의 단면을 갖는 체결부를 포함하는 광원 모듈.
  6. 청구항 5항에 있어서,
    상기 광원 유닛은
    제1 면 및 제2 면을 갖는 회로기판; 및
    상기 회로 기판의 상기 제1 면에 제공되어 빛을 출사하는 발광 다이오드를 포함하고,
    상기 방수 수지는 상기 회로 기판의 상기 제2 면 상에 제공되는 광원 모듈.
  7. 청구항 5항에 있어서,
    상기 체결부는 상기 체결부의 길이 방향을 따라 연장된 개구를 포함하고,
    상기 방수 수지는 상기 개구 내에 충전되어 상기 메인 바디의 내부를 밀폐하는 광원 모듈.
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